2022年11月21日 星期一

夜空再添一顆超亮衛星,光學、電波天文學家都擔憂

SpaceX 獵鷹9號火箭發射 AST SpaceMobile BlueWalker 3 衛星©JOE MARINO/UPI/NEWSCOM

由德州 AST SpaceMobile 公司製造的通信衛星 BlueWalker 3,9月發射後,其在夜空的亮度約 3.5 等,在經過軌道部署後,目前天線陣列已完全展開,面積廣達 64 平方公尺,有如高速公路旁廣告牌大小,而天文學家估計其亮度激增 40 倍,達到 1-2 等,甚至更亮,堪比參宿四、畢宿五、牛郎星等最亮的恆星。

西雅圖華盛頓大學的天文學家 Meredith Rawls 表示,這顆衛星將在影像中拉出一條超亮的軌跡,甚至讓天文觀測的儀器飽和,而這正是天文學家最不願意看到的事。

目前已有數以千計的商業衛星在低地軌道上飛行,SpaceX 計劃在低地軌道部署 42,000 多顆衛星,亞馬遜的 Kuiper 有 3,236 顆衛星,而 OneWeb 則希望發射 648 顆衛星。不過 BlueWalker 3 是其中最大的一顆,比 SpaceX 的 Starlink 衛星亮得多,而且除了光污染外,BlueWalker 3 的通訊傳輸技術可能對電波觀測產生干擾。

AST SpaceMobile 規劃的天基寬頻網絡,是目前唯一讓衛星和手機之間可直接傳輸訊號,而不必透過基地台轉發的計畫,這將大幅改善訊號覆蓋範圍,為了使地面有足夠強的訊號,BlueWalker 3 配置了壁球場那麼大的大型反射天線,它同時也會反射大量陽光。

BlueWalker 3 只是由 168 顆以上衛星組成的網絡 BlueBirds 中的第一個原型機。雖然 AST SpaceMobile 表示其網絡對天文觀測的干擾,比由數萬顆衛星組成 Starlink 微不足道,但天文學家認為一樣會阻礙地面望遠鏡的觀測,包括發現具潛在危險的小行星。

天空中還有更亮的物體在干擾天文觀測,例如國際空間站(ISS)通常比 BlueWalker 3 更亮,但天文學家可以即時知道國際太空站的精確位置,以避開觀測區域與時間,但 AST SpaceMobile 還沒有提供衛星的軌道參數。

光學天文學家並不是唯一受到威脅的族群。BlueBirds 網絡後續會使用更強的訊號及更寬的頻段。在地球上有各種監管機構禁止公司使用受保護的「無線電靜默區段」運營,但這些規定並不適用於太空。電波天文學家對此感到擔憂,國家電波天文台的天文學家  Harvey Liszt 在2020年12月曾向聯邦通信委員會(Federal Communications Commission, FCC)提出申訴,當時 AST SpaceMobile 要在夏威夷和德州測試衛星與手機直接通訊,FCC 最後還是批准了 BlueWalker 3 的實驗申請,BlueBirds 網絡部分則尚未通過。

太空傳播的管理政策制定於20世紀60年代,當時還沒有商業的私人衛星群,而天文學家希望能將環境保護範圍擴展到太空。《國家環境政策法》(National Environmental Policy Act) 要求美國機構在批准計畫前必須考量其對環境的影響,但衛星部分卻一向受到豁免,因為太空沒有被列為地球環境。不過美國政府問責署(Government Accountability Office, GAO)在 11月2日敦促 FCC 重新審查該法案對衛星網絡的適用性,FCC 次日即宣佈新成立太空局和國際事務辦公室 (Space Bureau and Office of International Affairs)。天文學家希望這是美國對太空商業活動政策轉變的開始,但天文學家現在還是得學會如何與這些閃亮的衛星共享天空。

doi: 10.1126/science.adf8144

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